Nat Commun:多共振热激活延迟荧光材料的降解机理

文摘   2025-01-12 19:22   福建  

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原文链接:10.1038/s41467-024-55620-0

1,4-氮杂硼烷基芳烃是一种具有热激活延迟荧光 (TADF) 的有前途的电致发光发射体,由于多共振 (MR) 效应,可提供窄发射光谱和高量子产率。然而,它们的实际应用受到其有限的操作稳定性的限制。

本研究探讨了 MR-TADF 分子的降解机制。包含这些化合物的电致发光器件显示出不同的工作寿命,与激子稳定性或外部量子效率滚降无关。本体电解揭示了 MR-TADF 化合物自由基阳离子形式的显著不稳定性,器件寿命与法拉第氧化产率有关。全面的化学分析证实,降解副产物源自自由基阳离子的分子内环化,随后是氢原子转移。该机制得到了氘代 MR-TADF 发射体中观察到的增强稳定性的进一步支持,这归因于二次动力学同位素效应。这些发现为氘化的稳定作用和设计具有更长运行寿命的 MR-TADF 化合物的机制驱动策略提供了见解。相关研究成果发表于《Nature Communications》上

图文解析

1 | MR-TADF 掺杂剂的氧化降解。MR-TADF 掺杂剂的化学结构和 MR-TADF 掺杂剂降解机制的示意图,如本研究所述。

2 | 电致发光性能。a 所测试电致发光装置的配置示意图,包括其组成材料的能级和化学结构。b 电致发光光谱。c 电流密度-电压曲线。d 外部量子效率与电流密度的关系。e 在初始亮度为 1000 cd m−2 的恒定电流密度下,亮度百分比衰减与工作时间的关系。

3 | 氧化降解。

4 | 降解副产物。

5 | 氧化降解的机理情景。模型 MR-TADF 掺杂剂 (M) 和截短宿主分子 (Host) 的氧化降解途径。

6 | 降解机制。计算了氧化 MR-TADF 掺杂剂 (M+) 与截短宿主分子 (Host) 的模型结构的降解反应 (路径 ac) 的能量分布。路径 c 被确定为主要降解途径。

7 | 氘化效应。

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